基于自抗扰技术的火箭炮伺服系统解耦控制

火箭炮伺服系统为方位和俯仰两轴耦合的伺服系统。为研究发射时的两轴耦合问题及燃气流冲击强干扰影响,建立了火箭炮伺服系统双轴转台动力矩方程和耦合系统微分方程,采用基于自抗扰技术的解耦控制方法设计了扩张状态观测器及虚拟控制量。通过扩张状态观测器估计系统总扰动并进行实时补偿,通过虚拟控制量得到实际控制量对耦合系统进行控制。仿真结果表明,基于自抗扰技术的解耦控制提高了火箭炮伺服系统跟踪精度,使系统在两轴负载转矩耦合效应和燃气流冲击下有效地抑制了发射平台振动,满足控制性能指标,对火箭炮两轴耦合控制问题具有一定的理论意义和实用价值。     

三轴转台工作频带对鱼雷控制系统动态性能的影响

建立了复杂的三轴转台数学模型,明确了三轴转台控制参数与转台频带之间的关系.以MK46鱼雷自振荡系统为例,利用MATLAB/Simulink工具,将所建立的三轴转台数学模型闭入鱼雷滚动通道闭合回路中进行数学仿真,研究三轴转台工作频带对鱼雷控制系统动态性能的影响.仿真结果表明,当三轴转台工作频带小于振荡信号的频率时,振荡周期变宽,幅值增大,甚至影响半实物仿真系统的稳定性,同时工作频带为8Hz的三轴转台对控制系统时间常数大于0.6s的慢变信号没有影响,并经过试验验证.该研究结果对鱼雷控制半实物仿真结果分析、实航数据对比以及研制或购置新一代三轴转台动态技术指标的确立提供了技术依据.     

三轴仿真转台系统的动力学建模与耦合分析

以实际工程项目为背景,在分析三轴仿真转台系统的基础上,利用欧拉动力学方程建立系统的动力学模型.运用Matlab软件中的Simulink仿真模块模拟系统模型对正弦控制信号的跟踪情况,对模型进行耦合分析,为后期的系统控制提供坚实的理论和试验基础.     

基于SOPC的动调陀螺数字再平衡回路设计

根据动力调谐陀螺仪（DTG）再平衡回路工作原理和解耦控制算法,设计了基于FPGA的数字再平衡回路。研究了陀螺仪的耦合情况,利用对角阵解耦法推导出控制、输出解耦阵,建立了数字再平衡回路的数学模型。系统采用SOPC作为控制解算核心,信号器的信号放大解调和力矩器施矩由硬件电路实现,解耦和控制算法由SOPC软件实现。实验表明,应用数字再平衡回路的寻北仪,其寻北精度达到了预期要求,经过转台静态试验。验证了系统设计的正确性。     

基于多体系统运动学理论的三轴转台装配误差建模分析

作为造成三轴转台最终误差主要的系统误差源,装配误差在装配过程中难以避免。本文应用多体系统运动学误差理论和齐次变换推导了考虑装配误差影响的三轴转台最终误差公式。通过仿真比较了各误差项对三轴转台定向及定位精度的影响,探讨了三轴转台有误差的运动规律,为误差指标的分配、误差概率设计和最终误差的分离奠定了基础。     

无人机三维比例导引系统设计

文中研究了倾斜转弯控制方式在某型元人机导引系统中的应用。通过引入三轴转台解决了机体滚转运动与导引头解耦问题。研究了三维纯比例导引律,对其进行修改后应用到某型无人机导引系统中。推导了某型无人机BIT控制指令的产生方法。最后对三维比例导引律进行了数字仿真,结论证明是可行的。     

捷联三轴角运动仿真转台

三轴角运动仿真转台是战术导弹自动驾驶仪设计时使用的一种重要和关键的仿真设备,以前大多数自动驾驶仪半实物仿真是采用框架结构式三轴转台,三个轴安装在一体,分外框、内框、中框,这种结构的缺点是伺服系统的通频带很难做得高。本文叙述一种捷联结构式三轴角运动仿真转台,按这种结构设计,伺服系统的通频带很容易提高,系统的造价也可以降低,是值中物一种方案。     

永磁同步伺服系统全闭环建模及仿真

针对永磁同步伺服系统位置、速度及电流全闭环的非线性耦合特性,根据电压空间矢量脉宽调制及电流矢量控制的原理实现了系统的线性解耦。通过对系统数学模型的分析,基于Matlab/Simulink建立了系统全闭环的仿真模型,由仿真结果可知,建立的系统耦合模型具有良好的速度控制及位置跟踪特性,对脉宽调制下的机电耦合系统设计具有指导意义。     

基于非线性动态逆的弹道修正控制设计研究

为了实现强耦合的非线性二维弹道修正方程解耦控制并线性化,基于非线性逆系统原理,采用三时标分离方法,在考察系统状态变量动态特性基础上,分离系统为三子系统,然后分别对各子系统设计逆控制器,对线性化后的系统基于Lyapunov函数法设计线性控制器.最后通过Matlab仿真验证了逆系统方法的有效解耦控制,并通过选择不同的回路带宽比较了系统的动态性能,结果表明了该方法的正确性和有效性.     

加速度计动态误差系数在三轴转台上标定的仿真

加速度计动态误差系数通过动态误差数学模型和三轴转台模型一次性标定。在三轴转台的三个轴上同时施加恒定角速率,激励出加速度计动态误差项。利用MATLAB进行标定仿真试验,包括设置参数、谐波分析及标定误差系数仿真。     

基于动态逆理论的自旋弹控制方法

针对自旋弹存在的非线性耦合特性,研究了以时标分离方法进行分段设计的动态逆理论解决途径.根据系统的变量快慢区分子系统,采取层叠结构设计控制器对分系统进行单独设计,并考虑实际应用中存在的具体实现问题,得到了过载驾驶仪控制器的基本结构.引入实际系统延迟及噪声等因素由dSpace与三轴转台进行了验证性试验,得出了具有工程应用价值的控制器设计方法.     

基于地磁传感器与陀螺仪的姿态测量法

姿态测量系统是火箭弹简易制导领域不可或缺的一部分。文中基于地磁传感器与MEMS陀螺仪的姿态测量系统,对传统单点姿态测量方法进行了研究与改进。以MEMS陀螺仪解算所得的偏航角作为三轴地磁传感器输入,推导了姿态角测量方法。针对姿态测量方法,设计了三轴地磁传感器姿态测量模块,在三轴旋转平台上进行了半实物仿真实验。实验结果表明,改进后的方法可以满足火箭弹姿态解算,提高了姿态角解算精度。     

运载火箭三通道调姿系统的设计和数学仿真

本文论述了运载火箭三通道大姿态的设计和数学仿真。首先建立了箭体全量，三通道运动模型，接着介绍了用多变量系统现代频域理论，进行调姿系统设计的基本思想和方法，最后以实例给出系统设计和数学仿真结果。     

基于神经网络的控制力矩陀螺自抗扰解耦控制

针对Model750控制力矩陀螺(control moment gyroscope,CMG)的耦合及扰动问题,提出一种基于径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络逆系统和线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的控制力矩陀螺复合解耦控制方法。利用神经网络的非线性逼近能力构建逆系统并与原系统串接,将原系统解耦成2个等效的伪线性子系统;采用线性扩张状态观测器估计等效系统的残余耦合项和扰动项加以补偿,并与比例微分(proportion differentiation,PD)控制器形成闭环以提高系统的动态控制性能。对提出的控制方法与PID-RBF逆控制方法进行仿真对比,结果表明:该方法可有效实现Model750系统的解耦,具有更好的动态控制性能和鲁棒性。     

基于矢量分解的三轴高g值加速度计灵敏度系数校准方法

为产生同步可计量的三轴加速度过载脉冲,实现对三轴高g值加速度计灵敏度系数的校准,对Hopkinson杆原理中的一维标准杆端面斜面设计,将三轴加速度计置于斜面上。基于理论分析、有限元分析软件Abaqus,数值仿真计算了加速度计灵敏度系数,并进行了试验验证。结果表明：采用一维标准杆的斜端面设计,容易实现三轴高g值加速度计灵敏度系数校准,三轴加载脉冲物理同步化以及轴间解耦;对三轴加速度计与标准杆过渡关系研究,通过优化设计,可以实现高g值加速计三轴不同幅值的灵活校准;不同斜面角度以及加速度计安装角度会引起矢量分解变化,对脉冲构型产生影响,最优的斜面角度是45°;通过对标准杆单轴加载,以及斜端面的矢量分解原理,可以实现对三轴高g值加速度计灵敏度系数的动态校准。     

大林算法在MIMO大滞后控制系统中的应用

大林算法在多输入多输出（MIMO）大滞后系统中的应用,先对多变量控制对象进行解耦,再根据解耦后的双液位控制对象,以及零阶保持器在内的系统广义被控对象的传递函数,求得广义被控对象的数字脉冲传递函数。结合二输入二输出多变量系统进行仿真验证,结果表明大林控制器能够使其控制质量满足性能要求,具有较好的控制效果。     

海防导弹升沉运动仿真系统

本文阐述了海防导弹掠海飞行段的仿真问题及高度控制仿真系统的组成。其中升沉运动模拟台是海防导弹高度控制仿真系统中除仿真导弹姿态运动的三轴转台以外的重要仿真设备。本文重点讨论了这个模拟台的方案构成及其控制实现问题,并给出了升沉运动仿真系统的运行测试结果。     

超高速同步摄影机驱动系统的研究

研究了由磁悬浮电动机驱动的超高速同步摄影机调速系统.针对系统的非线性和强耦合特性,应用多变量非线性解耦控制理论,将系统解耦为转矩子系统和径向力子系统,通过综合,使得这两个线性子系统具有满意的动态响应,实现了转子的自悬浮,并具有极高的转速,能够满足高性能超高速同步摄影机的驱动要求.     

基于鲁棒控制的三自由度直升机半实物仿真实验

针对三自由度直升机系统实验过程中受到外界干扰具有不确定性的问题,设计一种基于鲁棒控制的三自由度直升机半实物仿真实验方法。通过建立三通道姿态运动的动力学模型,利用鲁棒控制方法设计控制律,进行仿真实验,并将鲁棒控制程序用于直升机系统实物,利用H∞控制理论设计鲁棒控制算法进行半实物仿真实验。实验结果表明：仿真实验和半实物仿真实验均能较好地控制直升机姿态,系统模型存在不确定性或外界干扰不明确时,鲁棒控制算法仍能使姿态控制系统稳定并满足预期要求。     

基于联合估计迭代算法的三轴磁力仪标定补偿方法

地磁场测量过程中,三轴磁力仪受到多种干扰因素的影响而产生误差,对测量精度造成影响。在分析地磁场测量值误差来源的基础上,建立了三轴磁力仪测量一体化模型,提出采用联合估计迭代算法对其进行标定,并比较了该方法与扩展卡尔曼滤波算法、非线性最小二乘算法的性能。在仿真结果基础上,构建实验系统对所提方法进行实验验证。仿真和实验结果表明：3种方法中,联合估计迭代算法补偿误差均值和标准差最小,且收敛速度最快,可将三轴磁力仪测量值误差均值由142.4 nT降至12.5 nT,标准差由170.0 nT降至29.2 nT, 抑制比达到84.51%;为三轴磁力仪的标定补偿提供了一种有效的方法。